Stachelschwein-Spulen Inspire New Medical Adhesives

In einem Musterbeispiel für Hinwendung zu Natur inspirieren , Ingenieure auf der Suche nach neuen Biomaterialien hoffen, die einzigartige Penetration emulieren und Bindungseigenschaften von Stachelschweinborsten neue Arten von medizinischen Klebstoffe, Nadeln und andere medizinische Geräte zu entwickeln .

Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) und Brigham and Women s Hospital in den USA, zu schreiben über ihre Arbeit in einem Papier online vor dem Druck am 10. Dezember im Amtsblatt Proceedings of the National Academy of Sciences , PNAS.

Co - Senior-Autor Robert Langer ist der David H -Koch-Instituts Professor am MIT. Er sagt die Presse in einer Erklärung:

"Mit weiterer Forschung , Biomaterialien modelliert basierend auf Stachelschweinborsten könnte eine neue Klasse von Haftmaterialien zu bieten."

"Wir glauben, dass die Evolution ist die beste Problemlöser ", so Jeffrey M Karp, der andere Co- Senior-Autor und Associate Professor für Medizin an der Harvard Medical School und Co- Direktor des Zentrums für Regenerative Therapeutics am Brigham and Womens Hospital .

Stachelschwein-Spulen

Wer das Pech hatten, auf der Empfängerseite eines Stachelschweinborsten sein weiß, dass , wenn sie in zu gehen, nahezu unmöglich zu entfernen sind .

Zur Inspiration , wandte sich das Team auf den nordamerikanischen Stachelschwein , dessen Rückseite ist mit rund 30.000 Stacheldraht Stacheln bedeckt, um vor Feinden zu verteidigen. Jede Pinole mehrere Zentimeter lang und endet in einem Vier -Millimeter Spitze in mikroskopischen Widerhaken abgedeckt. Es ist die Spitze , die die Forscher fasziniert.

Sie machten künstliche Geräte mit den gleichen mechanischen Eigenschaften wie die Feder Spitzen zu sehen, wie sie am besten ihre einfache Ein- und Schwierigkeiten bei der Ausfahrt zu nutzen .

Zum Beispiel durch die Nutzung der Mechanismen, die es einfach für die Stacheln auf Haut eindringen zu machen , könnte es möglich sein, weniger schmerzhaft Nadeln für den Einsatz in der Medizin zu entwickeln.

Und , unter Ausnutzung der Eigenschaften, die Federkiele schwer entfernen lassen , könnte es möglich sein , um Klebstoffe, die innere Gewebe sicherer binden können, zu entwerfen.

Aktuelle Klebstoffe sind nicht zufrieden

Die medizinische Welt braucht mehr effektive Klebstoffe. Zum Beispiel Patienten, die Magen- Bypass oder andere Arten von Operationen im Darm hatten ihre Schnitte mit Nähten oder Klammern verschlossen , die auslaufen und zu Komplikationen führen kann .

Und während die Ärzte können manchmal eine Art von medizinischen Sekundenkleber , um Gewebe miteinander zu verbinden , können diese toxischen oder Ursache sein Entzündung , Erklärt Karp .

Die Widerhaken Einfache Eingabe sowie sicherzustellen Removal Schwer

In ihrer Studie beschreiben die Forscher zum ersten Mal die für die Federkiele benötigt, um zu durchdringen , und beenden Sie die Haut Kräfte .

Sie waren überrascht, Stacheln mit Widerhaken benötigt 60 bis 70% weniger Kraft , um Muskel als Stacheln ohne Widerhaken durchdringen zu finden.

Bei näherer Betrachtung stellten sie fest, dass die Feder geht in das Gewebe , die Widerhaken zu lokalisieren, die durchdringende Kräfte , so dass sie durch das Gewebe Fasern leicht reißen . Das ist viel die gleiche Weise wie ein Messer mit Wellenschliff Messer schneidet sauberer durch die Haut einer Tomate als ein geradliniger einem.

Aber wenn Sie versuchen, die Feder herausziehen , öffnen Sie die Widerhaken aus und handeln wie Anker, Widerstand gegen die aufgebrachten Kräfte . Die berechneten , dass die erforderliche Kraft, um eine Feder aus Muskelgewebe ziehen Forscher war etwa viermal größer als erforderlich, um eine Feder ohne Widerhaken herausziehen .

Experimentelle Klebepflaster

Das Team dann hergestellt und getestet eine experimentelle Klebepflaster mit Stacheldraht Stacheln auf einer Seite.

Sie hatten zu 30-mal mehr Energie, um den Patch zu entfernen , als sie mit einer Kontroll Patch mit Stacheln , aber keine Widerhaken hat anzuwenden.

In ihrem Papier beschreiben sie auch, wie die Feineinstellung der künstlichen " Pinole " so geht es nicht nur leicht , sondern kommt auch leicht aus. Dies kann verwendet werden, um Design weniger schmerzhaft Nadeln für Injektionen helfen , schlagen sie vor .

Vielseitig und universal

Im Jahr 2008 war es Langer und Karp , der die Idee des Gecko -inspirierte medizinischen Bandagen eingeführt . Aber, wie Karp erklärt , sie " erfordern einen reaktiven Klebstoff haften , um Gewebe zu benetzen , während Stachelschwein - Federkiel -inspirierten Kleber befestigen , um Gewebe schön , ohne die Verwendung von reaktiven Chemie erforderlich ist. "

"Sie sind sehr vielseitig und in ihrer Anwendung potentiell universal ", sagt er der Feder inspirierter Materialien.

Das Team versucht nun herauszufinden, ob es möglich ist, biologisch abbaubare Klebstoffe auf der Feder -Prinzip zu machen. Die Idee ist, so brechen sie harmlos in den Körper, wenn sie nicht mehr benötigt werden .

Die Mittel aus den National Institutes of Health , der American Heart Association , der National Science Foundation und der National Research Foundation Korea geholfen zahlen für die Studie.